三轴数控机床通用几何误差软件补偿技术的研究

发布时间：2017-03-24 04:04

  本文关键词：三轴数控机床通用几何误差软件补偿技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文是以如何提高数控机床加工精度为目的而展开的。在国内外现有研究成果基础上，针对数控机床误差补偿领域现存的问题，对3～5轴数控机床进行抽象总结，应用多体系统误差分析理论建立了数控机床误差情况下的通用运动模型，解决了基于多体系统理论的通用误差模型与通用误差补偿软件开发的内在关联环节，攻克了对不定结构模型的计算机自动求解问题，针对三坐标数控机床详细讨论了误差补偿的计算方法，将面向对象的思想与多体系统相结合，编写了三坐标通用误差补偿软件，通过软件仿真与实验验证相结合的方法证明了本文提出的建模方法、不定结构模型计算机自动求解与软件误差补偿的可行性、有效性、正确性。 将多体系统误差分析引申为矩阵,描述物体间的相对方位变得很方便。对常用数控机床进行分析，将机床机构归结为由“工件一机架”和“刀具一机架”两条运动链组成，根据多体系统误差分析方法建立了通用数控机床误差模型。计算机自动求解问题是应用通用误差模型进行通用误差补偿软件开发的关键环节，文中运用大量篇幅论述了通用模型下计算机自动求解算法以及三坐标机床应用通用模型进行软件误差补偿时，计算求解过程，并提出了数控机床基本运动形式的数控指令补偿方法。 补偿软件的编写是误差补偿技术走向实用化的重要步骤。作者花费了大量的时间完成了软件的设计、编写，，软件具有模型通用、操作简便易用等特点，采用VC++6.0编写，在Windows98/2000/XP下调试通过。对北人集团的S-1500数控铣床沿X、Y和Z三个方向运动时的位移量误差进行了实验验证，针对印刷机的关键部件——滚筒，进行了误差补偿实验，通过比较补偿前后精度定量给出了软件误差补偿的效果。
【关键词】：数控机床 误差补偿 多体系统
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TG659
【目录】：

• 中文摘要5-6
• 英文摘要6-7
• 第1章 绪论7-14
• 1．1 课题的提出和意义7-8
• 1．2 国内外的研究现状及分析8-13
• 1．2．1 误差补偿的两种思路8-9
• 1．2．2 数控机床误差建模技术9-11
• 1．2．3 误差参数的测量技术11-12
• 1．2．4 目前存在的问题12-13
• 1．3 主要研究内容13-14
• 第2章 多体理论误差分析方法14-24
• 2．1 多体系统的基本描述方法14-19
• 2．1．1 多体系统拓扑结构的描述14
• 2．1．2 多体系统的低序体列阵14-15
• 2．1．3 多体系统中相邻体及其变换矩阵15-16
• 2．1．4 无误差的位置表达16-17
• 2．1．5 多体系统误差分析模型17-19
• 2．2 Denavit-Hartenberg齐次变换矩阵描述多体系统19-22
• 2．2．1 理想情况相邻体间变换矩阵19-20
• 2．2．2 典型体上给定点理想位置20-22
• 2．2．3 有误差情况典型体上给定点实际位置方程22
• 2．3 本章小节22-24
• 第3章 数控机床通用误差建模24-38
• 3．1 数控机床广义拓扑结构模型24-25
• 3．2 数控机床通用误差分析模型的建立25-29
• 3．3 多轴机床的几何误差源29-30
• 3．4三 坐标数控机床的几何误差描述30-31
• 3．5三 坐标数控机床的几何误差参数辨识31-32
• 3．6四 轴加工中心建模实例32-37
• 3．6．1四 轴加工中心几何误差描述32-33
• 3．6．2四 轴加工中心拓扑结构33-34
• 3．6．3 建立四轴加工中心加工误差数学模型34-37
• 3．7 本章小节37-38
• 第4章 软件误差补偿的计算方法38-62
• 4．1 通用模型中各个转换矩阵的确定38-42
• 4．2 刀具路线?数控指令?刀具轨迹间的关系42-43
• 4．3 理想条件下通用模型中各参量计算机计算方法43-50
• 4．3．1 工件相对工作台体参考坐标系位置列阵的计算方法43-44
• 4．3．2 理想条件下已知刀具路线求解数控指令的计算方法44-49
• 4．3．3 理想条件下已知数控指令求解刀具轨迹的计算方法49-50
• 4．4 数控指令修正值的计算方法50-55
• 4．4．1 实际条件下刀具路线与数控指令间映射关系50
• 4．4．2 数控指令修正值具体的求解过程50-54
• 4．4．3 实际条件下已知数控指令,求刀具轨迹的计算方法54
• 4．4．4 数控指令修正值的迭代求解终止判别条件54-55
• 4．5 数控机床基本运动形式的数控指令补偿方法55-61
• 4．5．1 定点运动的数控指令修正方法55
• 4．5．2 直线运动的数控指令修正方法55-57
• 4．5．3 圆弧运动的数控指令修正方法57-61
• 4．6 本章小节61-62
• 第5章 软件设计与实验验证62-81
• 5．1 面向对象的程序设计方法62-65
• 5．2 数控指令的描述65-66
• 5．3 软件介绍66-74
• 5．4 实验验证74-79
• 5．5 本章小节79-81
• 结论81-83
• 参考文献83-86
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文86-87
• 致谢87

【引证文献】

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本文编号：265035